Ⅰ 光化學煙霧是如何形成的
洛杉磯光化學煙霧的形成,還與其特殊的地理環境和氣象條件有關。洛杉磯三面環山,一面臨大洋,形成50千米長的口袋形盆地。由於東南北三面山脈的阻礙,只是西面刮來海風,因而光化學煙霧擴散不出去,長期停滯在市內,毒化空氣,形成污染。
1955年9月,嚴重的大氣污染再遇上氣溫偏高,洛杉磯煙霧濃度更加高了,結果兩天之內就有400多名65歲以上的老人死亡,相當於平時的3倍多。這就是臭名遠揚的洛杉磯光化學煙霧事件。
光化學煙霧不僅危害人體健康,而且使家畜患病,破壞農作物生長,腐蝕建築物;還會使橡膠老化,染料褪色。
由於光化學煙霧使空氣渾濁,空氣能見度差,影響汽車和飛機的安全行駛,車禍和墜機事件也會增多。
光化學煙霧可怕又可恨,人們管它叫「淡藍色的惡魔」。
光化學煙霧是由人為污染源,主要是汽車廢氣的和化石燃料的燃燒排入大氣的氮氧化物和碳氫化合物等一次污染物在太陽輻射的紫外線作用下,發生光化學反應生成的二次污染物。它是氣體污染物和氣溶膠的混合物,是一種具有刺激性而帶淺藍色的煙霧。在特定的地理條件下,如遇上逆溫或不利於擴散的氣象條件,煙霧便會積聚起來,造成光化學煙霧污染。這種煙霧最早見於美國洛杉磯,那裡的汽車成災,地形比較特殊,所以也稱做洛杉磯型煙霧。現在光化學煙霧在日本東京、大阪,澳大利亞的悉尼,義大利的熱那亞和印度的孟買等大城市也時有出現。20世紀70年代我國蘭州的西固石油化工區也發生過這類煙霧事件。
Ⅱ 光化學煙霧的形成過程
光化學煙霧形成過程簡述如下:清晨大量的碳氫化合物和NO由汽車尾氣及其他源排入大氣。由於晚間NO氧化的結果,已有少量NO2存在。當日出時,NO2光解離提供原子氧,然後NO2光解反應及一系列次級反應發生,-OH開始氧化碳氫化合物,並生成一批自由基,它們有效地將NO轉化為NO2,使 NO2濃度上升,碳氫化合物及NO濃度下降;當NO2達到一定值時,O3開始積累,而自由基與NO2的反應又使NO2的增長受到限制;當NO向NO2轉化速率等於自由基與NO2的反應速率時,NO2濃度達到極大,此時O3仍在積累之中; 當NO2下降到一定程度時,就影響O3的生成量;當O3的積累與消耗達成平衡時,O3達到極大。
光化學煙霧的形成及其濃度,除汽車排氣中污染物的數量和濃度直接決定以外,還受太陽輻射強度、氣象以及地理等條件的影響。太陽輻射強度是一個主要條件, 太陽輻射的強弱,主要取決於太陽高度,即太陽輻射線與地面所成的投射角以及大氣透明度等。因此,光化學煙霧的濃度,除受太陽輻射強度的日變化影響外,還受該地的緯度、海拔高度、季節、天氣和大氣污染狀況等條件的影響。光化學煙霧是一種循環過程,白天生成,傍晚消失。污染區大氣的實測表明,一次污染物CH和NO的最大值出現在早晨交通繁忙時刻,隨著NO濃度的下降,NO2濃度增大,O3和醛類等二次污染物隨著陽光增強和NO2、HC濃度降低而積聚起來。它們的峰值一般要比NO峰值的出現要晚4-5小時。二次污染物PAN濃度隨時間的變化與臭氧和醛類相似。城市和城郊的光化學氧化劑濃度通常高於鄉村,許多鄉村地區光化學氧化劑的濃度增高,有時甚至超過城市。這是因為光化學氧化劑的生成不僅包括光化學氧化過程,而且還包括一次污染物的擴散輸送過程,是兩個過程的結果。因此光化學氧化劑的污染不只是城市的問題,還是區域性的污染問題。短距離運輸可造成O3的最大濃度出現在污染源的下風向,中尺度運輸可使臭氧擴散到上百公里的下風向,如果同大氣高壓系統相結合可傳輸幾百公里。
在北緯60°~南緯60°間的一些大城市,都可能發生光化學煙霧。光化學煙霧主要發生在陽光強烈的夏、秋季節。隨著光化學反應的不斷進行,反應生成物不斷蓄積,光化學煙霧的濃度不斷升高,約3h~4h後達到最大值。這種光化學煙霧可隨氣流飄移數百公里,使遠離城市的農村莊稼也受到損害。
通過光化學煙霧模擬實驗,已經初步明確在碳氫化合物和氮氧化物相互作用方面主要有以下基本反應:(1) NO2的光解是光化學煙霧形成的主要起始反應,並生成O3:
NO2 + hν → NO + O (1)
O + O2 + M → O3 + M (2)
O3 + NO → NO2 + O2 (3)
所產生的O3要消耗在NO的氧化上而無剩餘,所以要產生光化學煙霧必需有碳氫化合物存在。
(2) 碳氫化合物(HC)被-OH、O和O3氧化,產生醛、酮、醇、酸等產物以及中間產物RO2-、HO2-、RC-O(醯基)等重要的自由基:
RH + O → RO2- (4)
RH + O3 → RO2-+ O (5)
RH + -OH → RO2-+ H2O (6)
RCHO與-OH反應如下:
RCHO + -OH → RC-O(醯基) + H2ORC-O + O2 → RC(O)O2-(過氧醯基 )
(3)過氧自由基引起NO向NO2轉化,並導致O3和PAN等氧化劑的生成(自由基傳遞形成穩定的最終產物,使自由基消除而終止反應):
RO2-+ NO → NO2 + RO-(RO2-包括HO2-) (7)
OH + NO → HNO2 (8)
OH + NO2 → HNO3 (9)
RC(O)O2-+ NO2 → RC(O)O2NO2 (10)
由於反應(7)使NO快速氧化成NO2,從而加速NO2光解,使二次產物O3凈增。同時RO2-(如丙烯與O3反應生成的雙自由基CH3C-HOO-)與O2和NO2相繼反應產生過氧乙醯硝酸酯(PAN)類物質。
CH3C-HOO- + O2 → CH3C(O)OO- + -OH
CH3C(O)OO- + NO2 → CH 3C(O)OONO2 (PAN)
可以認為上述反應是大大簡化了的光化學煙霧形成的基本反應。1986年Seinfeld用12個化學反應概括了光化學煙霧形成的整個過程:
引發反應:
NO2 + hν → NO + OO + O2 + M → O3 + MNO + O3 → NO2 + O2
鏈傳遞反應:
RH + -OH → RO2-+ H2O
RCHO + -OH → RC(O)O2-+ H2O
RCHO + hν → RO2-+ HO2-+ CO
HO2-+ NO → NO2 + -OH
RO2-+ NO → NO2 + R′CHO + HO2
RC(O)O2-+ NO → NO2 + RO2-+ CO2
終止反應:
OH + NO2 → HNO3
RC(O)O2-+ NO2 → RC(O)O2NO2
RC(O)O2NO2 → RC(O)O2-+ NO2
Ⅲ 光化學煙霧是怎樣形成的
大氣中的HC和NOx等為一污染物,在太陽光中紫外線照射下能發生化學反應,衍生種種二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物(氣體和顆粒物)所形成的煙霧污染現象,稱為光化學煙霧。NOx是這種煙霧的主要成分,又因其1946年首次出現在美國洛杉磯,因此又叫洛杉磯型煙霧,以區別於煤煙煙霧(倫敦型煙霧)。 這種洛杉磯型煙霧是由汽車的尾氣所引起,而日光在其中起了重要作用: 2NO(g)+O2(g)→2NO2(g) NO2(g) NO(g)+O(g) O(g)+O2(g)→O3(g)。 NO2光分解成NO和氧原子時,光化學煙霧的循環就開始了。原子氧會和氧分子反應生成臭氧(O3),O3是一種強氧化劑,O3與烴類發生一系列復雜的化學反應,其產物中有煙霧和刺激眼睛的物質,如醛類、酮類等物質。在此過程中,NO2還會形成另一類刺激性強烈的物質如PAN(硝酸過氧化乙醯)。另外,烴類中一些揮發性小的氧化物會凝結成氣溶膠液滴而降低能見度。下列化學方程式表示光化學煙霧的主要成分和產物。 汽車排氣 + 陽光 + O2(g) CO,NOx,烴 提供能量 →O3(g) + NOx(g) + CO2(g)+H2O(g)+有
Ⅳ 光化學煙霧是怎樣產生的
光化學煙霧
指的是一系列對環境和健康有害的化學品。它們稱之為光化學煙霧是因為它們由最初的污染物質光解而產生的。光化學煙霧是一種淡藍色煙霧,屬於大氣中二次污染物。
產生
大氣中的氮氧化物與碳氫化合物經過紫外線照射發生反應就形成了光化學煙霧。通常所有這些都是高度易反應或氧化,因此光化學煙霧被認為是現代工業化的難題。
而大氣中的氮氧化物主要來源於化石燃料的燃燒和植物體的焚燒,以及農田土壤和動物排泄物中的的轉化。其中,以汽車尾氣為主要來源。
形成臭氧的活性有機物和氮氧化物的主要來源是汽車排放的尾氣。
光化學反應中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等統稱為光化學氧化劑,以臭氧為代表,所以光化學煙霧污染的標志是臭氧濃度的升高。
Ⅳ 光化學煙霧主要是由什麼引起的
光化學煙霧(photo-chemical smog)是汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物在陽光(紫外光)作用下發生光化學反應生成二次污染物。
參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有氣體污染物,也有氣溶膠)所形成的煙霧污染現象,是碳氫化合物在紫外線作用下生成的有害淺藍色煙霧。
顆粒物成分:大氣灰霾存在大量含氮有機顆粒物。經過源解析技術,這些包括含氮有機顆粒物在內的有機物被識別出了4類有機組分:氧化型有機顆粒物、油煙型有機物、氮富集有機物、烴類有機顆粒物。
(5)光化學煙霧怎麼形成擴展閱讀:
損害人和動物的健康:
人和動物受到的主要傷害是眼睛和粘膜受刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等。
光化學煙霧能促使哮喘病患者哮喘發作,能引起慢性呼吸系統疾病惡化、呼吸障礙、損害肺部功能等症狀,長期吸入氧化劑能降低人體細胞的新陳代謝,加速人的衰老。PAN還是造成皮膚癌的可能試劑。
Ⅵ 什麼是光化學煙霧,其形成的條件是什麼
光化學煙霧指大氣中的氮氧化物和碳氫化合物等一次污染物及其受紫外線照射後產生的以臭氧為主的二次污染物所組成的混合污染物。
光化學煙霧是一種帶有刺激性的棕紅色煙霧,長期吸入會引起咳嗽和氣喘,濃度達50ppm時,人將有死亡危險。光化學煙霧主要污染源是機動車排放的尾氣。世界上首例光化學污染於1943年發生於美國洛杉磯市。
光化學煙霧的形成條件:
排入大氣的NOx和碳氫化合物受太陽紫外線作用,發生光化學反應所產生的一種有刺激性的煙霧。
包括臭氧(O3)、過氧醯基硝酸酯(PANs)和醛類。
1、NOx和碳氫化合物等一次污染物在大氣中同時存在,且達到一定濃度。
2、有足夠的太陽輻射強度醫學教育|網搜集整理。
3、有不利用光化學煙霧擴散的地理和氣象條件。
光化學煙霧形成的最根本的條件
空氣中高濃度碳氫化合物和氮氧化合物的存在。而大氣中的氮氧化物主要來源於化石燃料的燃燒和植物體的焚燒,以及農田土壤和動物排泄物中的的轉化。其中,以汽車尾氣為主要來源。光化學煙霧的形成除了必備的化學條件之外,還需要一定的有利於煙霧形成的氣象條件。
Ⅶ 光化學煙霧形成的原因和預防措施有哪些
光化學煙霧是由於汽車尾氣和工業廢氣排放造成的,一般發生在濕度低、氣溫在24℃~32℃的夏季晴天的中午或午後。汽車尾氣中的烯烴類碳氫化合物和二氧化氮被排放到大氣中後,在強烈的陽光紫外線照射下,會吸收太陽光所具有的能量。這些物質的分子在吸收了太陽光的能量後,會變得不穩定起來,原有的化學鏈遭到破壞,形成新的物質。這種化學反應被稱為光化學反應,其產物為含劇毒的光化學煙霧。
Ⅷ 何謂「光化學煙霧」它是怎樣形成的
光化學煙霧是一種淡藍色煙霧,屬於大氣中二次污染物.
汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物(CH)和氮氧化物(NOx)等一次污染物,在陽光的作用下發生化學反應,生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、過氧乙醯硝酸酯(PAN)等二次污染物,參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現象叫做光化學煙霧.
化學反應過程
形成臭氧的活性有機物和氮氧化物的主要來源是汽車排放的尾氣.
通過對光化學煙霧形成的模擬實驗,已經初步明確在碳氫化合物和氮氧化物的相互作用方面主要有以下過程:
1、污染空氣中NO2的光解是光化學煙霧形成的起始反應.
化學式:NO2==NO+O(條件為光照)
O+O2==O3 2NO+O2==2NO2
分析:
2NO2(排放的)==2NO[(3)式中有用)]+2O[(2)式中有用)](條件為光照)
2O[(1)式中的O]+2O2(空氣中的)==2O3(刺激性氣體)
2NO[(1)式中的NO]+O2==2NO2(生成NO2,開始繼續反應)
綜合一下:
3O2==2O3(光照,NO2)
2、碳氫化合物被HO、O等自由基和臭氧氧化,導致醛、酮、醇、酸等產物以及重要的中間產物RO2、HO2、RCO等自由基的生成.
3、過氧自由基引起NO向NO2的轉化,並導致O3和PAN等的生成.
光化學反應中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等統稱為光化學氧化劑,以臭氧為代表,所以光化學煙霧污染的標志是臭氧濃度的升高.